Marktreife Wellenfeldsynthese?

Holoplot X1 – immersive Klangwelten

Ist die Wellenfeldsynthese bereit für den Serieneinsatz in der Veranstaltungstechnik? Holoplot nimmt die Herausforderung an. Wie weit die Entwicklung ist und was das System kann, konnten wir in einer Demo und bei einem Besuch der Produktionshalle live erleben.

Raum voller Innovation So besonders sich die LED-Tubes bei Grid durch den Raum bewegen, so kann auch der Ton präzise im Raum gesteuert werden. Möglich wird es durch über 1.000 Lautsprecher verpackt im X1 Matrix Array (Bild: Photo by Ralph Larmann)

 

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Übersicht

Potential der Wellenfeldsynthese

Holoplot X1 live erleben in Berlin

Flexible Produktionskette in Berlin

Zwickmühle Innovation

Ist Holoplot bereit für die Tournee?

Zukunft mobiler Beschallung

Eckdaten des Holoplot X1 Systems


Auch wenn die technische Entwicklung nie stehenbleibt und sich Arbeitsweisen in den letzten Jahren stark verändert haben, gibt es nicht die eine große technische Neuerung, die alles Dagewesene im Audiobereich infrage stellt. Solange nicht doch jemand das Anti-Hall-Gerät erfindet, begnügen wir uns mit besseren Workflows dank IP-basierter Signalübertragung, leichteren Lautsprechern, besseren Funkstrecken und genaueren Simulationen und Messwerkzeugen. Spürbar neuen Wind verschaffen jedoch die Systeme, mit denen Audiosignale im Raum bewegt werden können. „Immersiv“ ist das neue Buzzword.

Holoplot möchte mit der neuen Lautsprecherserie X1 für eine Revolution im Audiosektor sorgen – nicht nur im immersiven Bereich. 2011 gegründet, lag der Fokus von Anfang an auf der Wellenfeldsynthese und dem noch nicht ausgeschöpften Potential dieser Technologie. Sound Steering und Wellenfeldsynthese sind keine gänzlich neuen Themen und bereits 2007 wurde z. B. in der Technischen Universität Berlin ein Hörsaal mit einem Wellenfeldsynthese-System ausgestattet. Über einen großen Zeitraum war diese Technologie jedoch hauptsächlich mit der Forschung und nicht mit dem Beschallungsalltag verwoben. Die Erkenntnisse aus der Forschung werden auch weiterhin Einfluss auf die Praxis haben, aber in Zukunft gilt dies vielleicht auch andersherum. Das komplexe Beschallungsverfahren in ein skalierbares System zu übersetzen, welches mit hohem Schalldruckpegel und konkurrenzfähigen Setupzeiten punkten kann, ist das Ziel, dem die Firma unter Leitung von Roman Sick engagiert entgegengeht.

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Potential der Wellenfeldsynthese

Jedes Klangereignis erzeugt ein Schallfeld, welches sich durch den Raum bewegt. Ein Basketball, der in der Mitte einer Turnhalle zu Boden geht, erzeugt ein Schallfeld, welches uns ermöglicht, den Ursprung der Schallquelle aus nahezu jeder Position in der Halle wahrzunehmen. Zeichnet man das Geräusch des Balles auf und gibt es mit einem in der Hallendecke hängendem Lautsprecher oder einem Line-Array wieder, wird man die Lautsprecher als Quelle des Geräusches ausmachen, nicht aber den Hallenboden in Spielfeldmitte. Bei der Wellenfeldsynthese wird versucht, mit einer Vielzahl dicht aneinander platzierter Lautsprecher das Geräusch mit exakten Laufzeitunterschieden und Lautstärken so in den Raum zu geben, dass nicht das Geräusch des Balles am Lautsprecher reproduziert wird, sondern das Schallfeld, welches dieses Geräusch erzeugt hätte, wäre der Ball in der Hallenmitte zu Boden gegangen.

Produktion in Deutschland (v.l.n.r.) Roman Sick – CEO, Juliane Nägele – Head of Operations und Michael Hlatky – Head of Engineering führten durch die Produktions-
hallen in Berlin. Das Team ist zurecht stolz auf die wertigen High-End-Lautsprecher
(Bild: Alexander Heber)

Die gesamte Beschaffenheit des Raumes fließt in die Reproduktion des Klangereignisses ein und es wird angestrebt, das Originalschallfeld im Raum zu reproduzieren. Das zu erreichen, ist höchst anspruchsvoll. Was als Idee das Verhalten von Schall im Raum zu imitieren begann, bietet in der Konsequenz nun besondere Möglichkeiten für die Beschallung unterschiedlicher Spielstätten. Man kann zwei grundsätzliche Anwendungsfälle unterscheiden: Die „freie“ Positionierung von Schallquellen im Raum und die präzise akustische Abdeckung großer und kleiner Flächen, bei gleichbleibender Klangqualität.

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Holoplot X1 live erleben in Berlin

›› Die Exponate bei Dark Matter liegen sehr nahe beieinander. Unser Ziel war es, mit dem kraftvollen „Grid“ die anderen Installationen nicht zu beeinflussen. Denn genau dafür ist unser System gemacht: Audio auf den Zuschauerbereich zu fokussieren. ‹‹

– Roman Sick, CEO Holoplot –

Ein Lautsprechersystem mit der Möglichkeit, Flächen entweder sehr gleichmäßig oder äußerst gezielt zu bespielen, lädt förmlich zum Spielen ein. Eines dieser Projekte ist seit 2021 „Dark Matter“ in Berlin. In der technisch anspruchsvollen Ausstellung können insgesamt sieben verschiedene Exponate erlebt werden. Die größte Installation – das Finale – ist „Grid“ und nutzt das X1 von Holoplot. In einer kleinen, komplett abgedunkelten Halle formen LED-Tubes an Motorzügen Skulpturen im Raum. Untermalt wird mit elektronischen Klängen. Teils bedrohlich und abstrakt, aber auch harmonisch und rhythmisch, trägt das X1 von Holoplot maßgeblich zur einnehmenden Wirkung der kinetischen Installation bei. Das Exponat wurde erstmals 2013 beim „Fete des Lumières“ Lichtfestival in Lyon vorgeführt. Für die Installation in Berlin wurde das Stück überdacht. Der kreative Spielraum, der durch den Einsatz des neuen Matrix-Arrays entstand, ließ Christopher Bauder und Robert Henke die Komposition überarbeiten. Enger mit dem Licht verwoben, oder kraftvoller im Fokus kann das Audioerlebnis nun sein. Ob technisch interessiert oder nicht: Allein für den Sinnestrip, den „Grid“ hervorruft, lohnt sich der Ausstellungsbesuch.

Für eine Demonstration der Holoplot-Lautsprecher wurden wir zusammen mit Branchenkollegen in die Installation geladen. Die erste Demonstration füllte den gesamten Raum. Wer ohne Erwartungen in diesen Moment geht, ist doch überrascht, welcher Druck aus dem Arrangement der vielen, kleinen Lautsprecher hervorgeht. Die kleine Halle ist praktisch ein Betonwürfel und nicht unbedingt ein idealer Raum für eine Tech-Demo, anderseits soll sie auch unter Beweis stellen, dass selbst schwierige Räume gemeistert werden können.

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Holoplot bei Dark Matter Berlin (Bild: Photo by Ralph Larmann)

In einer weiteren Demonstration wurde aufgezeigt, wie präzise das Matrix-Array die Sounds im Raum platzieren kann. Lichtflächen auf dem Boden zeigten die Standorte auf, an denen Sounds erlebbar wurden. Entweder wurde demonstriert, dass sich Schallquellen direkt vor einem im Raum formieren können, oder es wurden verschiedene Zonen mit unterschiedlichem Content bespielt, ohne dabei das Erlebnis in den anliegenden Zonen zu zerstören. Man kann ohne weiteres die Funktionalität attestieren. Natürlich kann auch die Wellenfeldsynthese nicht die Physik besiegen. Es gibt Spill und Reflexionen, jedoch in spürbar kleinerem Ausmaß, als es bei konventionellen Multi-Lautsprecher-Installationen der Fall wäre.

Im Spotlight Bei der Tech-Demo wurden die Flächen, in denen Sounds erlebbar wurden, mit Licht markiert. So konnte man in den fokussierten Audio-Beam treten und wieder heraus und einen Eindruck von der Präzision und Wirkung des Arrays gewinnen (Bild: Alexander Heber)

Reflexionen können auch gezielt eingesetzt werden und eine Demo ließ den Ton von Wänden und aus Ecken erscheinen, in denen gar keine Lautsprecher vorhanden waren. Je mehr Lautsprecher zum Einsatz kommen, desto besser funktioniert Wellenfeldsynthese, hier stieß man jedoch durch das Gewicht der Lautsprecher an ein Limit. 100 kg wiegt ein einzelnes Modul 96 der X1- Serie. Das 3-Wege-Modul mit Bass bringt sogar 160 kg auf die Waage. Ungeachtet der schwierigen Bedingungen im Raum zeigt die Demonstration Wirkung und schnell fängt man an Ideen zu spinnen, was man damit alles anfangen könnte. In Dark Matter ist eine Anwendung gefunden, in der sich das System heimisch fühlen kann. Immersive Installationen sind im Kommen, und dazu bedient Holoplot bereits den US-Markt aus dem Büro in Los Angeles.

›› Mit dem X1-System zu arbeiten ist eine extrem zufriedenstellende Erfahrung und einer der Gründe, warum wir uns überhaupt entschlossen haben, mit viel Arbeit die Komposition zu erneuern. ‹‹

– Robert Henke, Komponist –

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Flexible Produktionskette in Berlin

Teststation Eine robotergestützte Testroutine prüft alle Lautsprecher und LED-Indikatoren auf Funktion (Bild: Alexander Heber)

In der Produktionshalle im Süden Berlins bekommt man einen Einblick in die Entwicklung und Herstellung von Holoplot. Ein Team ist für die Hardware verantwortlich, und ganze vier Teams kümmern sich um die Softwareentwicklung. Die technische Komplexität der Arrays lässt sich kaum mit „normalen“ Lautsprechern vergleichen. Das Processing basiert auf FPGAs und passiert direkt in den Lautsprecher-Modulen. Das sorgt für eine hohe Prozesssicherheit, aber auch für eine herausfordernde Programmierung. Die 96 Lautsprecher im „Topteil“ und die 81 Lautsprecher im „Bass“ müssen alle einzeln angesteuert und betrieben werden. Der hohe Anspruch des Projektes lässt nur wenige Hardwarelieferanten zu. So ist die 96-Kanal-Endstufe eine Maßanfertigung auf dem Hause Powersoft und somit alles andere als ein experimentelles Bauteil. Die Lautsprecher entstehen in einer Art Schichtbauweise. Das Modul 80-S – also der Bass – trägt den Basslautsprecher hinter dem Array aus kleineren Lautsprechern, das erleichtert den Fertigungsprozess, da beide Lautsprechertypen in der gleichen Fertigungsstraße zusammengesetzt werden können.

In Ebenen: Die Lautsprecher benötigen nicht nur die exakte Anordnung, der Zusammenbau muss auch praktikabel sein. Die Lösung kommt durch einen Bau in mehreren Ebenen
Zweite Lage: Die kleineren Lautsprecher kommen vormontiert auf Boards und werden über der ersten Lautsprecherebene angebracht

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Zwickmühle Innovation

Ein innovatives System in den eher konservativen Markt in Deutschland zu bringen, braucht Durchhaltevermögen. Die theoretischen Möglichkeiten mögen überzeugend sein, aber wer noch nicht etabliert ist, hat Mühe beim Buhlen um das Vertrauen der Schlüsselpersonen. In den USA werden Investitionsentscheidungen häufig mutiger und mit größerer Lust auf Innovation getroffen. Immersive Installationen bieten aktuell die beste Plattform, das Können und die Vorteile unter Beweis zu stellen. Zudem gibt man in diesem Bereich das System in die Hände kreativer Köpfe und lernt so überhaupt erst alle Möglichkeiten und Anwendungsgebiete kennen. „Das System ist wie ein eigenes Instrument.“ Diesen Satz konnten wir öfter hören und es drängt sich die Frage auf, was es bedeutet, es spielen zu lernen.

Simulation X1
Die Simulation macht die beamfokussierten Bereiche erkennbar

Die Anpassung des Systems erfolgt über einen Linux-basierten Server. Dieser kann bis zu 200 Input-Kanäle verwalten und diese dann – je nach Größe des Matrix-Arrays – im Raum platzieren und bewegen. Die Einrichtung des Schallfeldes selbst wird über die Größe und Geometrie des Raumes, sowie von der Größe des Matrix-Arrays bestimmt. Zusätzlich fließt auch die materielle Beschaffenheit des Raumes in die Betrachtung mit ein. Teppich hat schließlich andere Auswirkungen als Beton. Mit all den Daten gefüttert, ginge die Berechnung wohl sehr schnell und sei mit dem Einrichten anderer Systeme vergleichbar. Eine Betrachtung, bei der man den Raum und das Beschallungsziel vorgibt und dann erfährt, wo man wie viele Lautsprecher platzieren soll, leistet die Software noch nicht, soll aber in Zukunft möglich werden. Es gilt viele Anforderungen gleichzeitig zu erfüllen. So muss es möglichst einfach sein, Informationen aus Dolby Surround in das System zu übersetzen, Künstler möchten Sounds durch Räume bewegen und die nächsten haben klar die Sprachverständlichkeit über große Flächen hinweg zum Ziel.

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Ist Holoplot bereit für die Tournee?

Die Lautsprecher werden produziert, sind im Einsatz und die Software rechnet zuverlässig. Werden wir also bald die ersten Holoplot-Kisten aus Trucks rollen sehen? Noch ist es nicht so weit. Die Entwicklung wird mit Projekten im Installationssektor weiter vorangetrieben, Anwendungsfälle werden definiert und die Software stetig weiterentwickelt und verfeinert. Unternehmen, die sowohl im Installationsbereich als auch in der mobilen Veranstaltungstechnik tätig sind, werden womöglich die ersten sein, die auch bei Konferenz, Konzert & Co. Lösungen im X1-System finden.

State Of The Art Die Endstufe für die 96 Kanäle im Topteil ist eine Auftragsarbeit aus dem Hause Powersoft. Alle Komponenten im Lautsprechersystem sind mit großer Sorgfalt und nach intensiven Qualitätskontrollen ausgewählt worden (Bild: Alexander Heber)

Noch steht das System nicht für diesen rollenden Betrieb in den Startlöchern. Der Verkauf erfolgt mit einer engen Betreuung bei der Planung und Einrichtung. Auf Wunsch kann aus der Ferne auf das System zugegriffen werden und der professionelle Blick sicherstellen, dass alles korrekt konfiguriert ist. Selbstverständlich hat Holoplot ein großes Interesse daran, alles bestmöglich zum Einsatz zu bringen. Für die Installation in der Mehrzweckhalle mit verschiedenen Bespielungskonzepten ist das auch der korrekte Weg. Für die Veranstaltungstechnik muss das System aber aus der engen Betreuung heraus und in autarke Hände übergeben werden können. Die Anwender müssen entsprechend fit im Umgang mit dem System sein. Auch wenn das Einrichten nicht schwer sein soll, so wird es doch zahlreiche Kniffe geben, die es für ein ideales Ergebnis zu verstehen gilt. Zusammen mit der Hardware müssen also auch die Softskills in den Markt getragen werden.

Das Innenleben der X1-Serie erinnert nur wenig an konventionelle Lautsprecher. Processing, Amping, Verkabelung, Strom – für 96 Lautsprecher eine Herausforderung bei dem Formfaktor (Bild: Alexander Heber)

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Zukunft mobiler Beschallung

Während sich Planer von Geisterbahnen und Gruselschlössern die Hände reiben und es kaum erwarten können, vereinzelten Gästen gezielt Geisterstimmen ins Ohr zu flüstern, sind die Anwendungsgebiete für die mobile Veranstaltungstechnik wohl eher praktisch orientiert. Hauptversammlungen, die beste Sprachverständlichkeit in allen Ecken und Winkeln erfordern, können von der Technologie sicher profitieren. Mit einem Soundsystem, welches gezielt einzelne Zonen einer Halle bespielen kann, sind natürlich auch noch andere Anwendungen denkbar. So sind Bereiche, in denen verschiedene Sprachen wiedergegeben werden, eine Option, ohne sich durch das Tragen von Kopfhörern von der Bühne zu entkoppeln. Ein Umbau von einer großen Bühne auf Workshop-Inseln könnte zukünftig auch mit dem Laden eines Presets erledigt sein und aufwändigere Umbauten vermeiden.

Generell sind Situationen, in denen wir Flächen, über den Event-Zeitraum hinweg, für verschiedene Dinge nutzen, potenziell interessant für den Einsatz des Holoplot X1. Schaut man weiter in die Zukunft, so denkt man schnell an die Trackingmöglichkeiten, die sich ergeben könnten. Experimentell wurde das bereits getestet. Im Theater oder Varieté den Schall von jedem Sitzplatz aus den Akteuren zuordnen zu können, würde neue narrative Möglichkeiten entwickeln und für ein noch immersiveres Erlebnis sorgen. Andersherum könnten auch Zuhörer:innen getrackt und von Sound „verfolgt“ werden. Auch Wanderausstellungen könnten von dem Beschallungskonzept profitieren, denn die gewünschten Effekte werden unabhängiger von den Veranstaltungsräumen und müssen nicht jedes Mal von Grund auf neu geplant werden.

Es ist gewiss im Interesse von Holoplot, in Zukunft auch bei „den ganz normalen“ Beschallungssituationen genutzt zu werden, allein schon deshalb, weil der Schall gut gelenkt und genau auf Zonen gerichtet, oder eben auch von Bereichen ferngehalten werden kann. Noch ist es aber nicht so weit. Die Rigginglösung für den mobilen Einsatz wird auf der ISE 2023 vorgestellt. Außerdem ist das System nicht für den Outdoor- Einsatz geeignet, obwohl auch gerade in diesem Bereich ein gutes Steering von Sound gefragt ist. Eine weitere Hürde kann das hohe Gewicht der Lautsprecher werden.

Installateure und Systemintegratoren können sich schon jetzt die besonderen Fähigkeiten des Holoplot X1 zu Nutze machen. In der mobilen Veranstaltungstechnik sollten wir die Entwicklung weiterverfolgen und im Hinterkopf behalten. Das System wird auch unseren Anforderungen weiter entgegenkommen und für die Beschallung von Messen, Konzert- und Konferenzhäusern eine interessante Option darstellen und Raum für neue Veranstaltungskonzepte liefern.

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Eckdaten des Holoplot X1 Systems

Modulare Bauweise Die Front des Basslautsprechers hat die gleiche Form und Größe des Topteils (Bild: Alexander Heber)
  • Die Matix-Arrays werden aus zwei verschiedenen Modulen zusammengesetzt.
  • Das 2-Wege-Modul „X1 Modul 96“ mit 96 dedizierten DSP-Kanälen, hat die Maße 800 × 600 × 457 mm und wiegt 100 kg. Das 3-Wege-Modul „X1 Modul 80-S“ verfügt über 81 DSP-Kanäle, von denen einer für den Subwoofer vorgesehen ist. Mit den Maßen von 800 × 600 × 981 mm und 160 kg Gewicht ist das Modul deutlich tiefer und schwerer.
  • Alle Module ermöglichen das Erstellen von zwölf Beams. Davon können vier Beams sehr präzise auf ein definiertes Areal gerichtet werden. Die anderen acht Beams werden parametrisch konfiguriert und können virtuelle Quellen abbilden. Das Steering erfolgt in 0,1°-Schritten, sowohl horizontal als auch vertikal. Audiosignale werden entweder per Dante oder AES67 an die Module übertragen. Das Processing erfolgt über eigens programmierte FPGAs
  • Ein einzelnes Modul ist bereits ein Matrix-Array. Mehrere Module zusammen vergrößern dieses und verbessern die Qualität der Wellenfeldsynthese. Je größer das Array, desto besser funktionieren flächige Abdeckung, Steering und punktgenaue Beschallung. Die Anlage ist für hohe Schalldruckpegel konzipiert. Preislich sollen Installationen mit dem System in der gleichen Liga spielen wie die Top-Produkte namhafter Konkurrenten. Kalkulation und Projektbetreuung erfolgen individuell. Das Produkt verkauft sich (noch) nicht von der Stange.
  • Konfiguriert wird mit einem eigens entwickelten Software-Tool, welches auf einem Linux-Server läuft. Insgesamt können 200 Eingangskanäle verwaltet werden.

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